Theorem homco2 32310

Description: Move a scalar product out of a composition of operators. The operator 𝑇 must be linear, unlike homco1 32134 that works for any operators. (Contributed by NM, 13-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
homco2	⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)))

Proof of Theorem homco2

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl1 1210	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → 𝐴 ∈ ℂ)
2		simpl3 1212	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → 𝑈: ℋ⟶ ℋ)
3		simpr 489	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → 𝑥 ∈ ℋ)
4		homval 32074	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ (𝑈‘𝑥)))
5	1, 2, 3, 4	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ (𝑈‘𝑥)))
6	5	fveq2d 6887	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇‘((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)) = (𝑇‘(𝐴 ·ℎ (𝑈‘𝑥))))
7		homulcl 32092	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
8	7	3adant2 1149	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
9		fvco3 6983	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = (𝑇‘((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)))
10	8, 9	sylan 591	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = (𝑇‘((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)))
11		fvco3 6983	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))
12	2, 3, 11	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))
13	12	oveq2d 7428	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
14		lnopf 32192	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑇 ∈ LinOp → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
15	14	3ad2ant2 1152	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
16		simp3 1156	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → 𝑈: ℋ⟶ ℋ)
17		fco 6732	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
18	15, 16, 17	syl2anc 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
19	18	adantr 485	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
20		homval 32074	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
21	1, 19, 3, 20	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
22		simpl2 1211	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → 𝑇 ∈ LinOp)
23	16	ffvelcdmda 7081	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈‘𝑥) ∈ ℋ)
24		lnopmul 32300	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑈‘𝑥) ∈ ℋ) → (𝑇‘(𝐴 ·ℎ (𝑈‘𝑥))) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
25	22, 1, 23, 24	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇‘(𝐴 ·ℎ (𝑈‘𝑥))) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
26	13, 21, 25	3eqtr4d 2808	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝑇‘(𝐴 ·ℎ (𝑈‘𝑥))))
27	6, 10, 26	3eqtr4d 2808	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥))
28	27	ralrimiva 3157	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ ((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥))
29		fco 6732	. . . 4 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
30	15, 8, 29	syl2anc 595	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
31		simp1 1154	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → 𝐴 ∈ ℂ)
32		homulcl 32092	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
33	31, 18, 32	syl2anc 595	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
34		hoeq 32093	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ ((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) ↔ (𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))))
35	30, 33, 34	syl2anc 595	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ ((𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) ↔ (𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))))
36	28, 35	mpbid 235	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ (𝐴 ·op 𝑈)) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079   ∘ ccom 5667  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412  ℂcc 11099   ℋchba 31252   ·_ℎ csm 31254   ·_op chot 31272  LinOpclo 31280

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-hilex 31332  ax-hfvadd 31333  ax-hvass 31335  ax-hv0cl 31336  ax-hvaddid 31337  ax-hfvmul 31338  ax-hvmulid 31339  ax-hvdistr2 31342  ax-hvmul0 31343

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-id 5558  df-po 5571  df-so 5572  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-er 8695  df-map 8827  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-ltxr 11249  df-sub 11444  df-neg 11445  df-hvsub 31304  df-homul 32064  df-lnop 32174

This theorem is referenced by:  opsqrlem1  32473